KR102173487B1 - Heating system and method for selective catalytic reduction apparatus - Google Patents

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Abstract

SCR 장치의 가열 시스템 및 방법이 개시된다.
SCR 장치의 가열 시스템은 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 통과시키는 터보 차저; 터보 차저의 후단에 설치된 SCR 장치; 에어를 공급하는 에어 블로워; 열원과의 열교환에 의해 에어를 예열하여 내보내는 예열 장치; 및 터보 차저와 SCR 장치 사이에 마련되어, 예열된 에어가 투입된 배기가스를 가열한 다음 SCR 장치로 유입되게 하는 가열 장치를 포함한다. SCR 장치의 가열 방법은 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 터보 차저로 통과시키는 단계; 에어를 공급받아 열원과의 열교환에 의해 예열하는 단계; 터보 차저를 통과한 배기가스에 예열된 에어를 투입하는 단계; 예열된 에어가 투입된 배기가스를 가열하는 단계; 및 가열에 의해 승온된 배기가스를 터보 차저의 후단에 설치된 SCR 장치로 유입시키는 단계를 포함한다.
이에 따라, 저온의 에어 투입으로 인한 열량 손실 및 연료 소모량을 크게 절감할 수 있고 전체 가열 구조를 소형화할 수 있게 된다.A heating system and method of an SCR device are disclosed.
The heating system of the SCR device includes a turbocharger for passing exhaust gas generated from the engine; SCR device installed at the rear end of the turbocharger; An air blower supplying air; A preheating device that preheats and discharges air by heat exchange with a heat source; And a heating device provided between the turbocharger and the SCR device to heat the exhaust gas into which the preheated air is injected, and then to flow into the SCR device. The heating method of the SCR device includes the steps of passing exhaust gas generated from an engine through a turbocharger; Receiving air and preheating by heat exchange with a heat source; Introducing preheated air into the exhaust gas passing through the turbocharger; Heating the exhaust gas into which the preheated air is injected; And introducing the exhaust gas heated by heating into the SCR device installed at the rear end of the turbocharger.
Accordingly, heat loss and fuel consumption due to low-temperature air input can be greatly reduced, and the entire heating structure can be miniaturized.

Description

SCR 장치의 가열 시스템 및 방법{HEATING SYSTEM AND METHOD FOR SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION APPARATUS}Heating system and method of SCR device {HEATING SYSTEM AND METHOD FOR SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION APPARATUS}

본 발명은 SCR 장치의 가열 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 가열을 위해 배기가스에 에어를 투입할 때 저온의 에어로 인해 손실되는 열량 및 연료 소모량을 절감할 수 있고, 전체 가열 구조를 소형화할 수 있게 하는 SCR 장치의 가열 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heating system and method of an SCR device, and in particular, when air is injected into exhaust gas for heating, it is possible to reduce the amount of heat and fuel consumption lost due to low temperature air, and to reduce the overall heating structure. It relates to a heating system and method of the SCR device.

선박이나 자동차, 발전소 등의 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스에는 다수의 부유성 미립자, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 유해성분이 포함된다.Exhaust gases emitted after combustion from engines such as ships, automobiles, and power plants contain harmful components such as a large number of floating particulates, nitrogen oxides (NO x ) and sulfur oxides (SO x ).

따라서 엔진의 배기 라인에는 DPF(Diesel Particulate Filter), SCR(Selective Catalytic Reduction), 스크러버(Scrubber, SOx 제거) 등을 설치하여 배기가스 내의 유해성분을 제거하고 있다.Therefore, DPF (Diesel Particulate Filter), SCR (Selective Catalytic Reduction), and scrubber (SO x removal) are installed in the exhaust line of the engine to remove harmful components in the exhaust gas.

이 중에서 SCR 장치는 배기가스 내의 질소산화물을 촉매(Catalyst) 층에서 환원제와의 화학적 반응을 통해 인체에 무해한 물과 질소로 분해한 후 배출시키는 장치이다.Among them, the SCR device is a device that decomposes nitrogen oxide in exhaust gas into water and nitrogen that are harmless to the human body through a chemical reaction with a reducing agent in the catalyst layer and then discharges it.

한편 SCR 장치에서 원하는 성능을 얻기 위해서는 고온의 적정 반응 온도를 필요로 한다.On the other hand, in order to obtain the desired performance in the SCR device, a high temperature and appropriate reaction temperature are required.

일부 대형 엔진에서는 엔진 터보 차저(Turbocharger)의 후단에 SCR 장치가 설비되는데, SCR 장치를 터보 차저의 후단에 설비하게 되면 SCR 장치에 유입되는 배기가스의 온도가 낮아져 배기가스 온도를 반응에 필요한 온도까지 상승시키기 위한 별도의 가열 장치가 필요하다.In some large engines, an SCR device is installed at the rear end of the turbocharger of the engine. If the SCR device is installed at the rear end of the turbocharger, the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR device decreases and the exhaust gas temperature reaches the temperature required for the reaction. A separate heating device is required to raise.

또한 배기가스에는 가열을 위한 산소가 충분하지 않기 때문에 가열 시 가열 장치 내 배기가스에 에어를 투입(Air blowing)시켜 주어야 한다.In addition, since there is not enough oxygen in the exhaust gas for heating, air must be injected into the exhaust gas in the heating device during heating.

이때 엔진 룸 내의 에어를 사용하게 되는 것이 일반적인데, 통상 엔진 룸 내의 에어는 배기가스의 온도보다 매우 낮다. 일례로 엔진 룸 내의 에어는 대략 20℃ 내외의 저온으로서 약 200℃에 달하는 고온의 배기가스와 비교할 때 온도 편차가 크다.At this time, it is common to use the air in the engine room, but the air in the engine room is usually much lower than the temperature of the exhaust gas. For example, the air in the engine room is at a low temperature of about 20°C and has a large temperature variation compared to the high temperature exhaust gas of about 200°C.

따라서 에어 투입 시에 낮은 에어의 온도를 상승시키기 위해서 너무 많은 열량이 필요하며, 이로 인해 가열 장치의 크기 및 중량이 과대해지고 연료 소모량 또한 증가하게 되는 문제점이 있다.Therefore, too much heat is required to increase the temperature of low air when air is injected, and thus, the size and weight of the heating device are excessive, and fuel consumption is also increased.

한국 공개특허공보 제10-2013-0127737호, 공개일: 2013.11.25.Korean Patent Application Publication No. 10-2013-0127737, Publication date: 2013.11.25.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 가열을 위해 배기가스에 에어를 투입할 때 주변 구조를 활용한 예열에 의해 에어의 온도를 어느 정도 상승시킨 다음 투입함으로써, 저온의 에어로 인한 열량 손실 및 연료 소모량을 절감할 수 있고 전체 가열 구조를 소형화할 수 있는 SCR 장치의 가열 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, and its object is to increase the temperature of air to some extent by preheating using the surrounding structure when air is injected into exhaust gas for heating. It is intended to provide a heating system and method of an SCR device capable of reducing heat loss and fuel consumption due to low-temperature air and miniaturizing the entire heating structure by inputting.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 시스템은 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 통과시키는 터보 차저; 상기 터보 차저의 후단에 설치된 SCR 장치; 에어를 공급하는 에어 블로워; 열원과의 열교환에 의해 상기 에어 블로워로부터 나오는 에어를 예열하여 내보내는 예열 장치; 및 상기 터보 차저와 상기 SCR 장치 사이에 마련되어, 상기 터보 차저를 통과한 배기가스와 상기 예열 장치를 거쳐 예열된 에어를 가열하여 승온한 다음 상기 SCR 장치로 유입되게 하는 가열 장치를 포함한다.The heating system of the SCR device according to the present invention for achieving the above object comprises: a turbocharger for passing exhaust gas generated from an engine; An SCR device installed at the rear end of the turbocharger; An air blower supplying air; A preheating device that preheats and discharges air from the air blower by heat exchange with a heat source; And a heating device provided between the turbocharger and the SCR device to heat the exhaust gas passing through the turbocharger and the air preheated through the preheating device to raise the temperature and then to be introduced into the SCR device.

본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 시스템은 상기 SCR 장치의 후단에 설치되어 배기가스의 폐열로 증기를 생성하는 이코노마이저를 더 포함할 수 있으며, 상기 예열 장치는 상기 이코노마이저에서 생성한 증기를 열원으로 하여, 상기 열원과의 열교환에 의해 상기 에어 블로워로부터 나오는 에어가 승온된 다음 상기 가열 장치에 유입되게 할 수 있다.The heating system of the SCR device according to the present invention may further include an economizer installed at a rear end of the SCR device to generate steam from waste heat of exhaust gas, and the preheating device uses the steam generated by the economizer as a heat source, The air from the air blower may be heated by heat exchange with the heat source and then introduced into the heating device.

본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 시스템에서 상기 예열 장치는 상기 SCR 장치의 후단에서 직접 배출되는 배기가스를 열원으로 하여, 상기 열원과의 열교환에 의해 상기 에어 블로워로부터 나오는 에어가 승온된 다음 상기 가열 장치에 유입되게 할 수 있다.In the heating system of the SCR device according to the present invention, the preheating device uses the exhaust gas directly discharged from the rear end of the SCR device as a heat source, and the air from the air blower is heated by heat exchange with the heat source, and then the heating device Can flow into

본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 시스템에서 상기 예열 장치는 상기 엔진에서 사용되는 고온 냉각수를 공급받아 열원으로 사용하여, 상기 열원과의 열교환에 의해 상기 에어 블로워로부터 나오는 에어가 승온된 다음 상기 가열 장치에 유입되게 할 수 있다.In the heating system of the SCR device according to the present invention, the preheating device receives the high-temperature coolant used in the engine and uses it as a heat source, so that the air from the air blower is heated by heat exchange with the heat source, and then the heating device Can be allowed to flow.

한편 본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 방법은 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 터보 차저로 통과시키는 단계; 에어를 공급받아 열원과의 열교환에 의해 예열하는 단계; 상기 터보 차저를 통과한 배기가스에 상기 예열된 에어를 투입하는 단계; 상기 예열된 에어가 투입된 배기가스를 가열하는 단계; 및 상기 가열에 의해 승온된 배기가스를 상기 터보 차저의 후단에 설치된 SCR 장치로 유입시키는 단계를 포함한다.Meanwhile, the heating method of the SCR device according to the present invention includes the steps of passing exhaust gas generated from an engine through a turbocharger; Receiving air and preheating by heat exchange with a heat source; Injecting the preheated air into the exhaust gas passing through the turbocharger; Heating the exhaust gas into which the preheated air is injected; And introducing the exhaust gas heated by the heating into an SCR device installed at a rear end of the turbocharger.

본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 방법은 상기 예열 단계에서, 상기 SCR 장치의 후단에 설치된 이코노마이저에서 생성한 증기, 상기 SCR 장치의 후단에서 직접 배출되는 배기가스, 상기 엔진에서 사용되는 고온 냉각수 중 적어도 어느 하나를 열원으로 공급받아서, 상기 열원과의 열교환에 의해 에어가 승온되게 할 수 있다.In the heating method of the SCR device according to the present invention, in the preheating step, at least one of steam generated by the economizer installed at the rear end of the SCR device, exhaust gas directly discharged from the rear end of the SCR device, and high-temperature cooling water used in the engine One may be supplied as a heat source, and air may be heated by heat exchange with the heat source.

본 발명에 의한 SCR 장치의 가열 시스템 및 방법에 따르면, 가열을 위해 배기가스에 에어를 투입할 때 주변 구조를 활용한 예열에 의해 에어의 온도를 어느 정도 상승시킨 다음 투입함으로써, 저온의 에어로 인한 열량 손실 및 연료 소모량을 크게 절감할 수 있고 전체 가열 구조를 소형화할 수 있게 된다.According to the heating system and method of the SCR device according to the present invention, when air is injected into exhaust gas for heating, the temperature of air is raised to some extent by preheating using the surrounding structure, and then the amount of heat due to low temperature air is introduced. Loss and fuel consumption can be greatly reduced, and the overall heating structure can be downsized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 장치의 가열 시스템을 개략적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 장치의 가열 방법을 설명하기 위한 처리도.1 is a schematic view of a heating system of an SCR device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a processing diagram for explaining the heating method of the SCR device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SCR 장치의 가열 시스템 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a heating system and method of an SCR device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 장치의 가열 시스템을 개략적으로 보인 도면이다.1 is a diagram schematically showing a heating system of an SCR device according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 배기가스 리시버(110)는 엔진(미도시)의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 모아 터보 차저(120)로 공급한다.In FIG. 1, the exhaust gas receiver 110 collects exhaust gas discharged from each cylinder of an engine (not shown) and supplies it to the turbocharger 120.

엔진으로부터 발생되는 배기가스는 배기가스 리시버(110)를 통해 터보 차저(120)로 공급되어 터보 차저(120)를 구동한 후 터보 차저(120) 후단의 배기 라인을 통해 배출된다.Exhaust gas generated from the engine is supplied to the turbocharger 120 through the exhaust gas receiver 110, drives the turbocharger 120, and is discharged through an exhaust line at the rear end of the turbocharger 120.

배기 라인 상에는 도시된 바와 같이 다수 개의 밸브들(171, 172, 173)이 구비될 수 있으며, 각 밸브(171, 172, 173)를 선택적으로 개폐함에 따라 터보 차저(120)를 통과한 배기가스가 SCR 장치(130)를 경유하여 배출되거나 SCR 장치(130)를 거치지 않고 터보 차저(120)를 통과한 후 곧바로 배출될 수 있다.A plurality of valves 171, 172, 173 may be provided on the exhaust line, and exhaust gas passing through the turbocharger 120 may be selectively opened and closed as shown. It may be discharged via the SCR device 130 or may be discharged immediately after passing through the turbocharger 120 without passing through the SCR device 130.

터보 차저(120)를 통과한 배기가스의 일부는 가열 장치(140)를 거쳐 가열되어 적정 반응 온도(타겟 온도)까지 승온된 후 터보 차저(120) 및 가열 장치(140)의 후단에 설치된 SCR 장치(130)로 유입된다.A portion of the exhaust gas passing through the turbocharger 120 is heated through the heating device 140 and heated to an appropriate reaction temperature (target temperature), and then the SCR device installed at the rear end of the turbocharger 120 and the heating device 140 It flows into (130).

SCR 장치(130)는 암모니아(NH3), 우레아(Urea) 등의 환원제를 공급하고 적정 반응 온도로 승온된 배기가스를 내부에 설치된 촉매 층으로 통과시켜 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 분해/제거 처리함으로써 배기가스를 정화한다.The SCR device 130 supplies reducing agents such as ammonia (NH3) and urea, and selectively decomposes nitrogen oxides contained in the exhaust gas by passing the exhaust gas heated to an appropriate reaction temperature through the catalyst layer installed therein. The exhaust gas is purified by removal treatment.

SCR 장치(130)의 후단에는 엔진에서 발생하는 배기가스의 폐열을 회수하여 이를 이용해 증기를 발생시키는 이코노마이저(Economizer)(160)가 구비될 수 있다.An economizer 160 may be provided at the rear end of the SCR device 130 to recover waste heat from the exhaust gas generated from the engine and use the same to generate steam.

에어 블로워(151)는 배기가스를 가열하기 위해 필요한 에어를 흡입하여 예열 장치(153)로 공급한다.The air blower 151 sucks air necessary for heating the exhaust gas and supplies it to the preheating device 153.

예열 장치(153)는 열원(152)과의 열교환에 의해 에어 블로워(151)로부터 나오는 에어를 예열하여 에어의 온도를 상승시킨 다음, 가열 장치(140) 측으로 내보낸다.The preheating device 153 preheats the air from the air blower 151 by heat exchange with the heat source 152 to raise the temperature of the air, and then discharges it to the heating device 140 side.

전술한 예열 장치(153)는 에어 블로워(151)로부터의 에어가 가열 장치(140)로 공급되기 전에 열원(152)과의 열교환을 통해 승온될 수 있도록 에어 블로워(151)와 가열 장치(140) 사이에 갖추어지며, 에어 블로워(151)에서 가열 장치(140)로 유입되는 에어를 미리 승온시켜 공급하여 줌으로써 가열 장치(140)의 가열 성능을 향상시킨다.The above-described preheating device 153 includes the air blower 151 and the heating device 140 so that the air from the air blower 151 can be heated through heat exchange with the heat source 152 before being supplied to the heating device 140. It is provided between the air blower 151 and the air flowing into the heating device 140 is heated and supplied in advance to improve the heating performance of the heating device 140.

가열 장치(140)는 터보 차저(120)와 SCR 장치(130) 사이에 마련되며, 터보 차저(120)를 통과한 배기가스와 예열 장치(153)를 거쳐 예열되어 투입된 에어를 인가받아서, 이를 가열하여 에어와 섞인 배기가스가 적정 반응 온도(예컨대 약 260℃)까지 승온된 다음 SCR 장치(130)로 유입되게 한다.The heating device 140 is provided between the turbocharger 120 and the SCR device 130, receives the exhaust gas that has passed through the turbocharger 120 and the preheated air through the preheating device 153 and heats it. Thus, the exhaust gas mixed with air is heated to an appropriate reaction temperature (for example, about 260° C.) and then introduced into the SCR device 130.

이와 같은 구성에 있어서, 가열 장치(140)로 유입되는 배기가스가 비교적 고온(예컨대 약 200℃) 상태로 유입되는데 반해, 에어 블로워(151)로 흡입되는 에어(일례로 엔진 룸 내의 에어)는 저온 상태(예컨대 약 20℃ 내외)로 유입된다.In this configuration, the exhaust gas flowing into the heating device 140 is introduced at a relatively high temperature (for example, about 200°C), whereas the air sucked into the air blower 151 (for example, air in the engine room) is at a low temperature. It is introduced in a state (for example, around 20°C).

즉 에어의 온도가 배기가스의 온도보다 낮고 비교적 큰 온도 편차를 가지기 때문에, 본 실시예에서는 에어 블로워(151)와 가열 장치(140) 사이에 예열 장치(153)를 두어 이를 통해 저온으로 공급되는 에어의 온도를 미리 상승시켜 배기가스와 에어 간의 온도 편차를 감소시킨 다음 승온된 에어를 가열 장치(140)로 유입시킨다.That is, since the temperature of the air is lower than the temperature of the exhaust gas and has a relatively large temperature deviation, in this embodiment, a preheating device 153 is placed between the air blower 151 and the heating device 140 to provide low temperature air. The temperature of is increased in advance to reduce the temperature difference between the exhaust gas and the air, and then the heated air is introduced into the heating device 140.

이때 저온의 에어가 가열 장치(140)로 곧바로 유입되어 배기가스의 온도를 저하시키지 않고 예열 장치(153)를 통해 적정 온도로 예열된 다음 유입되므로, 배기가스 가열 시의 손실 열량이 줄어 가열 성능이 크게 향상될 수 있다.At this time, low-temperature air flows directly into the heating device 140 and is preheated to an appropriate temperature through the preheating device 153 without lowering the temperature of the exhaust gas, so that the amount of heat loss during heating of the exhaust gas is reduced. It can be greatly improved.

예열 시 효율을 높이기 위해 주변 구조를 활용할 수 있으며, 사용 가능한 열원(152)의 종류는 다음과 같다.In order to increase the efficiency during preheating, the surrounding structure can be used, and the types of heat sources 152 that can be used are as follows.

첫째 배기가스의 폐열로 증기를 생성하는 이코노마이저(160)가 구비된 경우, 예열 장치(153)는 이코노마이저(160)에서 생성한 증기의 일부를 열원(152)으로 사용하여, 해당 열원(152)과의 열교환에 의해 에어 블로워(151)로부터 나오는 에어가 승온된 다음 가열 장치(140)에 유입되게 할 수 있다.First, when the economizer 160 that generates steam from waste heat of exhaust gas is provided, the preheating device 153 uses a part of the steam generated by the economizer 160 as a heat source 152, and the corresponding heat source 152 and The air coming out of the air blower 151 may be heated by heat exchange of and then introduced into the heating device 140.

이코노마이저(160)에는 고온의 증기를 생성하여 활용하는 설비가 이미 갖추어져 있으므로, 이러한 경우 고온의 증기로 에어를 예열하는데 필요한 추가 설비가 최소화되고 열교환 효율이 높아질 수 있는 장점이 있다.Since the economizer 160 is already equipped with facilities for generating and utilizing high-temperature steam, in this case, additional equipment required for preheating air with high-temperature steam is minimized, and heat exchange efficiency can be increased.

둘째 SCR 장치(130)의 후단으로 고온의 배기가스(예컨대 약 260℃ 이상)가 배출되므로 이를 열원(152)으로 직접 사용하는 것이 가능하다.Second, since high-temperature exhaust gas (for example, about 260° C. or higher) is discharged to the rear end of the SCR device 130, it is possible to directly use it as the heat source 152.

예열 장치(153)는 SCR 장치(130)의 후단에서 곧바로 배출되는 배기가스를 열원(152)으로 하여, 해당 열원(152)과의 열교환에 의해 에어 블로워(151)로부터 나오는 에어가 승온된 다음 가열 장치(140)에 유입되게 할 수 있다.The preheating device 153 uses the exhaust gas directly discharged from the rear end of the SCR device 130 as a heat source 152, and the air from the air blower 151 is heated by heat exchange with the heat source 152 and then heated. It may be allowed to enter the device 140.

셋째 예열 장치(153)는 엔진에서 사용되는 고온 냉각수를 공급받아 열원으로 사용하여, 해당 열원(152)과의 열교환에 의해 에어 블로워(151)로부터 나오는 에어가 승온된 다음 가열 장치(140)에 유입되게 할 수 있다.The third preheating device 153 receives high-temperature coolant used in the engine and uses it as a heat source, and the air from the air blower 151 is heated by heat exchange with the corresponding heat source 152 and then flows into the heating device 140. Can be made.

선박 등의 엔진에는 저온 냉각수와 고온 냉각수가 사용되고, 이 중에서 고온 냉각수는 약 120℃ 이상인 것이 일반적이므로, 엔진의 고온 냉각수를 열원(152)으로 사용하는 것이 가능하다.Low-temperature coolant and high-temperature coolant are used in engines such as ships, and among them, the high-temperature coolant is generally about 120° C. or higher, so it is possible to use the high-temperature coolant of the engine as the heat source 152.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 장치의 가열 방법을 설명하기 위한 처리도이다.2 is a processing diagram illustrating a heating method of an SCR device according to an embodiment of the present invention.

엔진이 작동할 때 발생되는 배기가스는 터보 차저(120)를 통과하게 되며(S110), 터보 차저(120)를 통과한 배기가스는 SCR 장치(130)의 운전 여부에 따라 SCR 장치(130) 측으로 유입되거나 SCR 장치(130)를 거치지 않고 바로 배출될 수 있다.Exhaust gas generated when the engine is operated passes through the turbocharger 120 (S110), and the exhaust gas that has passed through the turbocharger 120 is directed toward the SCR device 130 depending on whether the SCR device 130 is operated. It may be introduced or immediately discharged without passing through the SCR device 130.

SCR 장치(130)의 운전 시(S120), 예컨대 선박이 ECA(Emission Control Area) 내에 위치하여 SCR 장치(130)가 운전되는 경우에는 제1 밸브(171)가 개방되어 터보 차저(120)를 거친 배기가스가 SCR 장치(130) 전단의 가열 장치(140)로 유입된다.When the SCR device 130 is operated (S120), for example, when the ship is located in the emission control area (ECA) and the SCR device 130 is operated, the first valve 171 is opened to pass through the turbocharger 120. Exhaust gas flows into the heating device 140 in front of the SCR device 130.

아울러, 가열 장치(140)가 배기가스를 가열하는데 필요한 산소를 보충하기 위해 에어 블로워(151)를 통해 에어가 공급된다(S125).In addition, air is supplied through the air blower 151 in order to supplement oxygen required for the heating device 140 to heat the exhaust gas (S125).

이때 저온의 에어(예컨대, 엔진 룸 내의 에어)가 공급되므로, 예열 장치(153)가 작동하여 저온의 에어를 예열함으로써 에어가 승온된 다음 가열 장치(140)로 유입되게 한다(S130).At this time, since low-temperature air (eg, air in the engine room) is supplied, the preheating device 153 operates to preheat the low-temperature air so that the air is heated and then introduced into the heating device 140 (S130).

예열 장치(153)는 상기한 S130 단계에서 에어 블로워(151)를 통해 유입되는 에어를 공급받아 열원(152)과의 열교환에 의해 예열하여 에어의 온도를 초기의 저온으로부터 적정 반응 온도에 가까운 임의의 온도까지 상승시킨다(S130).The preheating device 153 receives the air introduced through the air blower 151 in the above-described step S130 and preheats it by heat exchange with the heat source 152 to increase the temperature of the air from the initial low temperature to an arbitrary reaction temperature. It rises to the temperature (S130).

이때 예열 장치(153)는 SCR 장치(130)의 후단에 설치되어 배기가스의 폐열로 증기를 생성하는 이코노마이저(160)에서 배출되는 고온의 증기를 열원(152)으로 공급받아서 해당 열원(152)과의 열교환에 의해 에어가 승온되게 할 수 있다.At this time, the preheating device 153 is installed at the rear end of the SCR device 130 to receive the high-temperature steam discharged from the economizer 160 that generates steam as waste heat of the exhaust gas to the heat source 152 and Air can be heated by heat exchange of.

또한 예열 장치(153)는 SCR 장치(130)의 후단에서 직접 배출되는 배기가스를 공급받아서 이를 열원(152)으로 사용할 수도 있다.In addition, the preheating device 153 may receive exhaust gas directly discharged from the rear end of the SCR device 130 and use it as a heat source 152.

또한 예열 장치(153)는 엔진에서 사용되는 고온 냉각수를 공급받아서 이를 열원(152)으로 사용할 수도 있다.In addition, the preheating device 153 may receive the high-temperature coolant used in the engine and use it as a heat source 152.

에어의 예열 온도는 열원(152)이 무엇인지에 따라 어느 정도 편차가 있을 수 있다.The preheating temperature of air may vary to some extent depending on what the heat source 152 is.

예를 들어 가열 장치(140)에서의 타겟 온도인 적정 반응 온도가 260℃이고 에어의 초기 온도가 약 20℃인 경우, 에어는 사용되는 열원(152)의 종류에 따라 초기 온도보다는 높고 해당 열원(152)의 온도보다는 낮은 범위 내의 적정 온도, 예컨대 100℃ ~ 200℃ 정도로 예열되어 배출된다.For example, when the appropriate reaction temperature, which is the target temperature in the heating device 140, is 260°C and the initial temperature of air is about 20°C, the air is higher than the initial temperature depending on the type of heat source 152 to be used and the corresponding heat source ( It is discharged after preheating to an appropriate temperature within a range lower than the temperature of 152), for example, about 100°C to 200°C.

상기한 S130 단계에서 예열 장치(153)에 의해 예열된 에어는 가열 장치(140)로 투입되며(S140), 아울러 상기한 S110 단계에서 터보 차저(120)를 통과한 배기가스가 가열 장치(140)로 유입된다(S150).The air preheated by the preheating device 153 in the step S130 is introduced into the heating device 140 (S140), and the exhaust gas that has passed through the turbocharger 120 in the step S110 is heated device 140 It is introduced into (S150).

가열 장치(140)는 터보 차저(120)를 통과한 배기가스와 예열 장치(153)를 거쳐 예열된 에어를 공급받아서 예열된 에어가 투입된 배기가스를 기 설정된 적정 반응 온도까지 가열하게 된다(S160).The heating device 140 receives the exhaust gas passing through the turbocharger 120 and the air preheated through the preheating device 153 to heat the exhaust gas into which the preheated air has been introduced to a predetermined appropriate reaction temperature (S160). .

이후 상기한 S160 단계의 가열 동작에 의해 적정 반응 온도로 승온된 배기가스는 질소산화물 저감 처리를 위해 SCR 장치(130)로 유입된다(S170).Thereafter, the exhaust gas heated to an appropriate reaction temperature by the heating operation of step S160 is introduced into the SCR device 130 for nitrogen oxide reduction treatment (S170).

한편 SCR 장치(130)의 비운전 시(S120)에는 제1, 제2 밸브(171, 172)가 폐쇄되고 제3 밸브(173)가 개방되어 터보 차저(120)에서 배출되는 배기가스가 SCR 장치(130)를 거치지 않고 바로 배출된다(S180).Meanwhile, when the SCR device 130 is not in operation (S120), the first and second valves 171 and 172 are closed and the third valve 173 is opened, so that the exhaust gas discharged from the turbocharger 120 is reduced to the SCR device. It is immediately discharged without passing through (130) (S180).

본 발명에 따른 SCR 장치의 가열 시스템 및 방법의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The configuration of the heating system and method of the SCR device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented by various modifications within the scope permitted by the technical idea of the present invention.

110: 배기가스 리시버
120: 터보 차저
130: SCR 장치
140: 가열 장치
151: 에어 블로워
152: 열원
153: 예열 장치
160: 이코노마이저110: exhaust gas receiver
120: turbocharger
130: SCR device
140: heating device
151: air blower
152: heat source
153: preheating device
160: economizer

Claims (6)

엔진으로부터 발생되는 배기가스를 통과시키는 터보 차저;
상기 터보 차저의 후단에 설치된 SCR 장치;
에어를 공급하는 에어 블로워;
열원과의 열교환에 의해 상기 에어 블로워로부터 나오는 에어를 예열하여 내보내는 예열 장치;
상기 터보 차저와 상기 SCR 장치 사이에 마련되어, 상기 터보 차저를 통과한 배기가스와 상기 예열 장치를 거쳐 예열된 에어를 가열하여 승온한 다음 상기 SCR 장치로 내보내는 가열 장치; 및
상기 SCR 장치의 후단에 설치되어 배기가스의 폐열로 증기를 생성하는 이코노마이저; 를 포함하며,
상기 예열 장치는 상기 이코노마이저에서 생성한 증기를 열원으로 하여, 상기 열원과의 열교환에 의해 상기 에어 블로워로부터 나오는 에어가 승온된 다음 상기 가열 장치에 유입되게 하는 SCR 장치의 가열 시스템.A turbocharger for passing exhaust gas generated from the engine;
An SCR device installed at the rear end of the turbocharger;
An air blower supplying air;
A preheating device that preheats and discharges air from the air blower by heat exchange with a heat source;
A heating device provided between the turbocharger and the SCR device, heating the exhaust gas passing through the turbocharger and the air preheated through the preheating device to raise the temperature, and then sending it to the SCR device; And
An economizer installed at a rear end of the SCR device to generate steam from waste heat of exhaust gas; Including,
The preheating device uses the steam generated by the economizer as a heat source, and the air from the air blower is heated by heat exchange with the heat source and then flows into the heating device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 터보 차저로 통과시키는 단계;
에어를 공급받아 열원과의 열교환에 의해 예열하는 단계;
상기 터보 차저를 통과한 배기가스에 상기 예열된 에어를 투입하는 단계;
상기 예열된 에어가 투입된 배기가스를 가열하는 단계; 및
상기 가열에 의해 승온된 배기가스를 상기 터보 차저의 후단에 설치된 SCR 장치로 유입시키는 단계를 포함하며,
상기 예열 단계에서, 상기 SCR 장치의 후단에 설치된 이코노마이저에서 생성한 증기를 열원으로 공급받아서, 상기 열원과의 열교환에 의해 에어가 승온되게 하는 SCR 장치의 가열 방법.Passing exhaust gas generated from the engine through a turbocharger;
Receiving air and preheating by heat exchange with a heat source;
Injecting the preheated air into the exhaust gas passing through the turbocharger;
Heating the exhaust gas into which the preheated air is injected; And
Including the step of introducing the exhaust gas heated by the heating to the SCR device installed at the rear end of the turbocharger,
In the preheating step, a heating method of an SCR device in which steam generated by an economizer installed at a rear end of the SCR device is supplied as a heat source, and air is heated by heat exchange with the heat source. 삭제delete
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